理论教育 半桥LLC谐振变换器拓扑优化

半桥LLC谐振变换器拓扑优化

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:半桥LLC谐振变换器电路如图3-17所示,图中电路考虑了MOS管寄生电容C1和C2,由图可知半桥LLC谐振变换器电路的本质是一种串并联谐振拓扑。而半桥LLC谐振变换器电路中励磁电感与谐振电感Lr的电感相差不大,励磁电感Lm也参与谐振。

半桥LLC谐振变换器拓扑优化

在大功率LED驱动电源中,常用的LLC谐振电路为半桥式LLC谐振电路,因为其具有输出功率大、所需元器件数量少、性价比高、效率高、适配功率因数补偿电路等优点,利用谐振原理也可实现软开关功能,使开关变换器在电流自然过零点关断或电压过零时开通,从而降低开关损耗。因此,下面重点阐述半桥LLC谐振变换器电路。

半桥LLC谐振变换器电路如图3-17所示,图中电路考虑了MOS管寄生电容C1C2,由图可知半桥LLC谐振变换器电路的本质是一种串并联谐振拓扑。传统串联谐振变换器电路中的励磁电感要比谐振电感大得多,因而不参与谐振。而半桥LLC谐振变换器电路中励磁电感与谐振电感Lr的电感相差不大,励磁电感Lm也参与谐振。因此在工作频率和谐振频率的关系方面,只有传统串联谐振变换器的工作频率大于串联谐振频率fr,才能实现MOS管的ZVS(零电压开关)开通,而半桥LLC谐振变换器,只要工作频率大于串并联谐振频率fm(考虑励磁电感参数),就可以实现MOS管的ZVS。其主要特点是谐振频率(即直流增益最大点)会随着负载的变化而变化。因此当负载从零增加到无穷大的过程中,LLC谐振频率出现两个边界:

1)当负载为零,等效变压器二次侧短路时,励磁电感相当于短路,谐振频率由谐振电容Cr和谐振电感Lr决定,处于最大值。

2)当负载无穷大,等效变压器二次侧开路时,本征谐振频率由谐振电感Lr、励磁电感Lm和谐振电容Cr共同决定,处于最小值。(www.daowen.com)

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图3-17 半桥LLC谐振变换器电路

半桥LLC谐振变换器具有既可升压又可降压的特性,同时三元件串并联谐振拓扑与二元件串联谐振拓扑相比,具有更宽的电压调整范围,软开关特性也更好,能承受较宽的输入电压范围,并且频率调整范围较小。通常变换器在串并联谐振频率fm附近效率最高,因此一般来讲,额定输入电压条件下变换器的工作频率设定在串并联谐振频率fm附近,以达到较高的效率。

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